淺析船舶艙室減振降噪措施

葉新鴻，周 猛，冉俊學(xué)，馬庚富

（中船桂江造船有限公司，梧州543004）

1 前言

船舶航行過程中，各種設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致船體振動和空氣噪聲。振動和噪聲會使得船舶整體環(huán)境惡化，損壞各項(xiàng)器件，降低機(jī)械設(shè)備的效能和縮短船舶壽命，影響人員的身體健康。因此，有效控制振動和噪聲，能提高船舶運(yùn)行的效能，為船員提供良好的工作、生活環(huán)境，也減少對周圍環(huán)境的污染。

2 振動噪聲源分析

船舶噪聲按傳播形式，分為結(jié)構(gòu)噪聲和空氣噪聲：空氣噪聲通過空氣振動傳遞到接受位置；結(jié)構(gòu)噪聲為機(jī)械設(shè)備和電氣設(shè)備運(yùn)行，通過基座與非支撐件激勵船體振動傳遞到接受位置。

2.1 機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的振動和噪聲

船舶的主機(jī)、發(fā)電機(jī)、螺旋槳為主要振動噪聲源，通過船體結(jié)構(gòu)傳遞結(jié)構(gòu)噪聲，通過空氣傳遞空氣噪聲；大功率海水泵、舵機(jī)、機(jī)艙風(fēng)機(jī)、空調(diào)設(shè)備、冷水機(jī)組、電動燃油泵、電動滑油泵、消防泵等機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的振動，通過基座、管系傳遞結(jié)構(gòu)噪聲，通過空氣傳遞空氣噪聲。

2.2 電氣設(shè)備運(yùn)行的振動和噪聲

變壓器、電子機(jī)柜等電氣設(shè)備運(yùn)行，其本體及冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生不規(guī)則、間歇、連續(xù)或隨機(jī)的振動和空氣噪聲。

2.3 管路系統(tǒng)的振動和噪聲

管路系統(tǒng)受到振動源的激勵，被動傳遞振動到接受位置產(chǎn)生振動和噪聲；空調(diào)通風(fēng)管路段輻射空調(diào)噪聲，末端進(jìn)排氣風(fēng)速變化振動空氣產(chǎn)生噪聲。

3 減振降噪措施

采用突出重點(diǎn)與均衡控制結(jié)合的原則，針對結(jié)構(gòu)噪聲和空氣噪聲產(chǎn)生的原理、傳播形式采取不同的減振降噪措施。減振降噪應(yīng)抓住主要振動噪聲源，逐級分步控制，使傳播到終端艙室的振動和噪聲達(dá)到要求。

減振降噪措施分為三類：振動噪聲源減振降噪、傳播路徑減振降噪、艙室減振降噪。

3.1 振動噪聲源減振降噪

主機(jī)、發(fā)電機(jī)組、螺旋槳、減速齒輪箱、機(jī)艙大功率風(fēng)機(jī)、舵機(jī)等機(jī)械設(shè)備，在工作時(shí)不可避免地會產(chǎn)生振動和空氣噪聲，特別是當(dāng)這些機(jī)械設(shè)備與基座剛性連接時(shí)影響更甚，因此要找出振動的特點(diǎn)及噪聲傳播的特性，有針對性的采取減振降噪措施：

（1）主要機(jī)械設(shè)備安裝基座減振降噪

① 主機(jī)安裝減振浮筏裝置，可大幅度減少基座的振動，降低結(jié)構(gòu)噪聲；

② 在機(jī)體與基座的每個(gè)接觸點(diǎn)處設(shè)置減振器，機(jī)體與排氣管之間增加補(bǔ)償器，機(jī)體與管路之間增加撓性軟管，隔離振動的傳遞；

③ 一些較小的動力設(shè)備，如壓縮機(jī)組、泵組、風(fēng)機(jī)組等可采用彈性安裝，隔離振動的傳遞。

（2）排氣消音降噪

主機(jī)、發(fā)電機(jī)在機(jī)體排氣出口附近安裝消音器，同時(shí)保持排氣系統(tǒng)暢通，排氣管外壁包扎耐火隔聲材料，降低噪聲強(qiáng)度，從源頭上減少噪聲對外輻射。

（3）齒輪箱與發(fā)動機(jī)以及齒輪箱與傳動軸保持良好的連接，其安裝精度控制在允許的范圍內(nèi)，保證傳動系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，減少振動和噪聲的產(chǎn)生。

（4）螺旋槳采用敷設(shè)阻尼材料來減振降噪。通常在螺旋槳上方船殼底板處、主機(jī)座腹板和面板等位置敷設(shè)阻尼材料，將振動轉(zhuǎn)為摩擦熱能，從而降低螺旋槳引發(fā)的振動。

（5）大中型設(shè)備及精密度高的通導(dǎo)設(shè)備安裝，配鋼絲繩減震器；中型設(shè)備安裝，配E 型減震器；分配電箱、啟動器、輪機(jī)設(shè)備控制箱、警鈴、揚(yáng)聲器、電話、燈具、接插件等小型電氣設(shè)備安裝，配橡膠減震。

3.2 傳播路徑上減振降噪

（1）結(jié)構(gòu)減振降噪措施

① 結(jié)構(gòu)優(yōu)化是減振降噪重點(diǎn)之一。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，對機(jī)艙、輔機(jī)艙等重要艙室部位的結(jié)構(gòu)采取特別設(shè)計(jì)，加大結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和尺寸，以減小船體結(jié)構(gòu)的局部振動；對于舵機(jī)、主機(jī)、輔機(jī)、發(fā)電機(jī)、空調(diào)機(jī)組等設(shè)備區(qū)域以及首部側(cè)推區(qū)域，綜合考慮結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)和控制局部振動，加大結(jié)構(gòu)強(qiáng)度或增加加強(qiáng)筋等方式，進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；對于甲板室和桅桿區(qū)域，通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，增加下加強(qiáng)結(jié)構(gòu)等方式控制局部振動；

② 通過增加板架厚度、加設(shè)加強(qiáng)筋強(qiáng)化板格的方法，防止局部較薄的板發(fā)生大面積的自由振動，以降低動力裝置激勵產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)振動和噪聲；

③ 提高基座的剛性可以有效降低由機(jī)器傳遞過來的振幅，使基座的振動減?。换某叽缭酱?，振動的幅度越小，當(dāng)然也不能為了減振把基座剛性和尺寸無限做大，需綜合考慮空間布置和經(jīng)濟(jì)性。

（2）振動、噪聲源艙室減振降噪

大部分振動噪聲源都集中布置在機(jī)艙，整個(gè)機(jī)艙環(huán)圍結(jié)構(gòu)可看作是振動源和噪聲源的一個(gè)大基座，對這個(gè)大基座環(huán)圍采取敷設(shè)隔聲材料、減振降噪材料、吸聲材料等多種措施形成一個(gè)隔聲罩，把振動和噪聲封閉在較小的空間范圍內(nèi)，減少振動和噪聲向外傳遞。

① 機(jī)艙的圍壁和頂部適當(dāng)位置，敷設(shè)隔聲絕緣材料，減少空氣噪聲向外傳遞；

② 主機(jī)基座腹板和面板以及基座延伸區(qū)域、發(fā)電機(jī)基座腹板和面板及延伸區(qū)域、 空調(diào)機(jī)基座腹板和面板及延伸區(qū)域、空壓機(jī)基座腹板和面板及延伸區(qū)域等，覆設(shè)基層板厚1.5～2 倍的抗振降噪阻尼材料；噪聲源艙室甲板和艙壁適當(dāng)位置，覆蓋基層板厚1.5～2 倍的抗振降噪阻尼材料，以減耗振動能量，減小結(jié)構(gòu)的反射聲。阻尼涂料敷設(shè)結(jié)構(gòu)圖，如圖1 所示；

圖1 阻尼涂料敷設(shè)結(jié)構(gòu)

③ 在噪聲源艙室，諸如機(jī)艙、輔機(jī)艙等天花、圍壁設(shè)置多孔吸音鋁板，從源頭上消減空氣噪音；

④ 機(jī)艙通往其它艙室或通道的門采用高隔聲門，有效阻隔空氣噪聲向其它艙室傳播；

⑤ 通過艙壁或甲板的管路、電纜貫通，采用彈性密封材料，阻隔振動和噪聲的傳播。

（3）管路減振降噪

① 管子穿過水密甲板和艙壁處，應(yīng)裝有彈性水密通艙管件或其它彈性連接方式，減緩管道振動對甲板和艙壁的傳遞；

② 管路支承件的設(shè)計(jì)，除應(yīng)考慮管路部件的重量外，還應(yīng)考慮由設(shè)計(jì)壓力、熱膨脹、沖擊和艦船運(yùn)動所引起的相應(yīng)載荷；

③ 與隔振及彈性安裝設(shè)備連接的管子接口處，采用撓性接頭連接；

④ 管子吊架采用管夾帶橡膠墊形式，安裝在剛性較強(qiáng)的船體構(gòu)架或設(shè)備的基礎(chǔ)上，吊架的布置應(yīng)考慮沖擊造成的影響；每根管路單獨(dú)彈性連接到支架，不允許多根管根共用一個(gè)彈性連接件連接到支架；

⑤ 對于彈性安裝的設(shè)備，在設(shè)備與管子連接時(shí)采用撓性連接，并考慮沖擊位移；主、輔機(jī)的排氣管設(shè)專用的不銹鋼膨脹節(jié)；

⑥ 通風(fēng)管路與吊架之間、管子與吊架之間采用內(nèi)襯耐油丁晴橡膠板；

⑦ 管路和附件不得緊靠船體構(gòu)架，與裝有減震器的設(shè)備距離，應(yīng)能保證在設(shè)備最大位移時(shí)不撞損；

⑧ 對于長度較長的管段，應(yīng)在該管段上增加一段撓性接管，以增加長管段的柔度，提高抗沖擊性能。

3.3 艙室減振降噪

對于噪聲可能超標(biāo)的艙室，要分析噪聲中的主導(dǎo)成分是結(jié)構(gòu)噪聲還是空氣噪聲，根據(jù)噪聲的特性針對性地采取相應(yīng)的降噪措施。

艙室降噪的思路，一是消減艙室內(nèi)設(shè)備產(chǎn)生的振動和噪聲，二是阻隔、消減外部傳遞過來的振動和噪聲。

（1）艙室附件減振降噪

① 通過重要工作和生活艙室的通風(fēng)管路，在風(fēng)管的內(nèi)壁或外壁敷隔聲材料，減少氣流噪音；

② 通風(fēng)管路與風(fēng)機(jī)進(jìn)、出風(fēng)口之間以及管路卡箍與管路之間采用橡膠墊等彈性連接；

③ 空調(diào)通風(fēng)管路布置應(yīng)避免急轉(zhuǎn)彎；

④ 通過采用低噪音布風(fēng)器及按設(shè)計(jì)需要設(shè)置風(fēng)管消音器等手段，控制艙內(nèi)空調(diào)送風(fēng)口噪音，降低空調(diào)送風(fēng)對室內(nèi)噪音的影響；

⑤ 通風(fēng)格柵的尺寸，設(shè)計(jì)應(yīng)使其具有較低的空氣流速；

⑥ 住艙和工作艙室空調(diào)，盡量采用具有低噪聲的風(fēng)機(jī)盤管；

⑦ 艙室內(nèi)設(shè)備與基座之間通過彈性基腳連接；設(shè)備與外界相連的管路采用撓性連接；對于其它一些機(jī)械設(shè)備，采用低噪聲設(shè)備，從源頭上降低振動能量向船體結(jié)構(gòu)的輸入；

⑧ 通風(fēng)設(shè)備的選型，根據(jù)機(jī)器設(shè)備的發(fā)熱量和耗氣量確定機(jī)艙風(fēng)機(jī)的流量與壓頭，風(fēng)機(jī)采用船用低噪聲型號。

（2）內(nèi)裝減振降噪

① 在艙室的地板、圍壁、天花板毗鄰噪聲源的部位敷設(shè)阻尼材料，減少船體結(jié)構(gòu)的振動，減少結(jié)構(gòu)噪聲；

② 在艙室的圍壁和天花板適當(dāng)位置，敷設(shè)隔聲吸音絕緣材料，消減結(jié)構(gòu)振動和吸收噪聲；

③ 內(nèi)裝板作為艙室裝飾材料，常用有復(fù)合巖棉板和鋁蜂窩板，其具有隔聲降噪的功能。設(shè)計(jì)內(nèi)裝板時(shí)，要保證隔聲效果的完整性以及連續(xù)性，必要時(shí)可以選用高隔聲板；為保證隔聲效果，在內(nèi)裝板的開口處進(jìn)行必要的包覆，尤其是大開孔處要采用合適的隔聲罩進(jìn)行封閉處理；對于臨近機(jī)艙的集控室或其它工作艙室，裝飾板（圍壁板、天花板）通常采用穿孔鍍鋅鋼板或鋁板覆面的高隔聲復(fù)合巖棉吸音板，既對艙室有裝飾性效果又可有效降低艙室的噪音；

④ 內(nèi)裝壁板的安裝，可采用柔性連接的方式，在頂槽上采用柔性構(gòu)件連接頂槽和角鋼，在底槽內(nèi)加設(shè)絕緣橡膠板，最大限度的消除由于結(jié)構(gòu)振動導(dǎo)致的噪音，避免諧振的發(fā)生，如圖2 所示；

圖2 內(nèi)裝板柔性連接方式

⑤ 對于與機(jī)艙相鄰的工作艙室，采用雙層中空玻璃隔聲窗，消減從空氣傳播過來的噪聲；其余艙室選用水密隔聲窗，阻隔傳播過來的空氣噪聲；

⑥ 選用高隔聲艙室門，減弱從空氣傳播至艙室的噪聲強(qiáng)度；

⑦ 地面覆蓋甲板敷料和地板，降低結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)的振動和噪聲，如圖3 所示。

圖3 輕質(zhì)甲板敷料和地板敷設(shè)示意

位于振動源、噪聲源艙室頂部或相鄰的艙室甲板面還可以采用敷設(shè)A60 浮動地板的措施減振降噪，其與艙室圍壁、天花內(nèi)裝板組成一個(gè)與船體結(jié)構(gòu)彈性連接艙室系統(tǒng)，可有效降低結(jié)構(gòu)噪聲和空氣噪聲，如圖4 所示；

圖4 A60 浮動地板敷設(shè)示意

⑧ 艙室裝飾性材料，如軟包及床簾、窗簾等盡量選用多孔性吸聲材料。

5 結(jié)束語

本文通過對影響減振降噪的主要因素分析，提出減振降噪的主要措施，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)備安裝、設(shè)備選型、管路安裝、電氣設(shè)備安裝、艙室內(nèi)裝吸音隔聲材料運(yùn)用等各方面。對于一種措施或多種措施同時(shí)選用，既要考慮減振降噪的效果，也要考慮其經(jīng)濟(jì)性和可行性。